KR102613525B1 - 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템 - Google Patents

향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템은 구조물의 기초판에 형성되는 천공홀 내부에 삽입되는 강관파일과, 상기 강관파일을 지반 내로 압입시키는 유압잭을 포함하는 파일압입시스템에서, 압입된 하측 강관파일과 하측 강관파일에 연결되는 상측 강관파일 사이에 결합되는 보완부재를 포함하고, 상기 보완부재는 중공의 원형으로 이루어지는 관형몸체와 상기 관형몸체의 외주면에 둘레방향을 따라 형성되는 환형부를 포함하고, 상기 관형몸체는 상기 환형부를 기준으로 상측에 배치되는 상부 관형몸체는 상측 강관파일의 내부에 삽입되고, 상기 환형부를 기준으로 하측에 배치되는 하부 관형몸체는 하측 강관파일의 내부에 삽입되며, 상기 환형부는 상,하측 강관파일의 사이에 배치된다.

Description

향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템{Pile pressing system with improved base reinforcement and resistance to buckling}
본 발명은 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템에 관한 것이다.
시공된 구조물에 침하가 발생되거나 기초보강을 하여야 하는 경우 지금까지는 대부분 지반에 시멘트 액이나 모르타르 등을 주입하는 방법을 사용하여 왔으나, 시공결과에 대한 품질확보 및 평가가 곤란하고, 주입방법에 의한 지금까지의 기술은 추가침하의 억제가 대부분이었으며, 연약지반층이 두껍거나, 인상하여야 할 높이가 큰 경우에는 구조물의 기초보강이나 인상이 가능하다 할지라도 과다한 비용이 소요된다는 문제점이 있었다. 또한 주입을 위한 천공 등에 있어 구조물 내부의 천공위치까지 중장비를 반입하여야 하기 때문에 시공 자체가 불가능하거나 추가손상을 초래할 수 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 강관파일 압입에 의한 기초보강방법이 제시되어 있다. 강관파일 압입에 의한 기초보강방법은 강관파일을 소요의 경질지층까지 압입한 후 압입한 파일에 의하여 침하된 구조물의 인상과 기초보강이 동시에 이루어질 뿐만 아니라 파일 선단 지층의 내력 및 압입파일의 내력도 정확하게 파악되는 등 기존의 제반 문제점들을 해결할 수 있는 공법이라 할 수 있다. 도1에 이러한 파일압입시스템이 도시되어 있다. 파일압입시스템을 도1을 참조하여 설명하면, 먼저 구조물에서 기초판(10, 매트기초 또는 독립기초)에 아래쪽으로 수직하게 천공홀(20)을 천공하고, 이 천공홀(20)의 주위에 연결바(40)가 삽입될 수 있을 정도의 작은 직경을 가진 관통공(15)을 원주 방향을 따라 일정 간격으로 천공한다. 이어 기초판(10)의 하부에 위치하는 지반(30)의 일부를 제거하여 관통공(15)의 하단이 노출되도록 한다. 그 다음, 너트(45)가 회전되지 않도록 지지하는 특정 도구(도면 미도시)를 천공홀(20)을 통해 상기 기초판(10)의 하부로 투입하여 관통공(15)과 너트(45)의 구멍이 일치되도록 한다.
이 상태에서 관통공(15)에 연결바(40)를 삽입하고 수나사부가 형성된 단부에 기초판(10)의 하부에 위치된 너트(45)를 특정 도구를 이용하여 체결함으로써 연결바(40)의 하단이 고정되도록 한다. 이와 같이 연결바(40)에 너트(45)를 체결하여 연결바(40)의 하단이 견고하게 고정되면, 연결바(40)의 상단에 반력판(50)을 설치하고, 반력판(50)의 상측으로 돌출된 상기 연결바(40)의 단부에 너트를 체결함으로써 반력판(50)을 고정시킨다. 이후, 천공홀(20)에 강관(80)을 설치한 다음 강관(80)과 반력판(50) 사이에 유압잭(60)을 설치하고 유압잭(60)을 작동시켜 강관(80)에 압력을 가하여 지반(30) 내로 압입시킨다.
그리고 강관(80)의 압입에 따라 발생하는 반력판(50)과 유압잭(60)의 사이에는 간격조절블록(70)을 개재하여 연속적으로 압입작업을 수행하고, 이와 같은 과정을 반복하면서 다수의 강관(80)을 소정의 깊이까지 압입하여 기초를 보강하게 된다.
그런데, 이와 같은 강관파일압입에서는 유압잭(60)과 반력판(50) 등의 강관을 압입하기 위한 수단이 콘크리트로 된 기초판(10)에 결합되어 강관 압입에 따른 반력을 받게 되는데, 콘크리트기초인 기초판(10)의 두께가 확보되지 않는 경우 기초판(10)에 집중하중에 의한 내력부족으로 균열, 깨짐, 들뜸 등의 구조체 손상이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 유압잭(60)으로 하나의 강관(80)을 압입한 후 다른 강관(80)을 압입된 강관 상부에 용접으로 연결하고, 연결된 강관(80)을 유압잭(60)으로 다시 압입하는 과정을 반복하게 되는데, 유압잭(60)으로 압입하는 과정 중에서 용접으로 연결된 강관(80)이 정확하게 정렬된 상태로 접합되지 못하거나 또는 고하중이 가해질 경우 연결부위가 변형되거나 파손되어 연결된 강관(80)이 이탈되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 보강되는 강관파일의 변형을 방지하고, 기초보강 및 좌굴저항성이 향상되는 파일압입시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 콘크리트기초의 두께가 확보되지 않는 경우에도 기초판의 손상을 방지하고 보다 정확하고 구조적 안전성을 향상시키면서 시공할 수 있는 파일압입시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템은 기존 구조물의 기초판(10)에 형성되는 천공홀(20) 내부에 삽입되는 강관파일(200)과 상기 강관파일(200)을 지반(30) 내로 압입시키는 유압잭(160)을 포함하는 기초보강용 파일압입시스템에 있어서, 압입된 하측 강관파일(200)의 상부에 상측 강관파일(200)을 연결하기 위한 보완부재(300)를 포함하고, 상기 보완부재(300)는 중공의 원형으로 이루어지는 관형몸체(310)와, 상기 관형몸체(310)의 외주면에 둘레방향을 따라 형성되는 환형부(310)를 포함하고, 상기 관형몸체(310)는 상기 환형부(320)를 기준으로 상측에 배치되는 상부 관형몸체는 상측 강관파일(200)의 내부에 삽입되고, 상기 환형부(320)를 기준으로 하측에 배치되는 하부 관형몸체는 하측 강관파일(200)의 내부에 삽입되며, 상기 환형부(320)는 상,하측 강관파일(200)의 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환형부(320)의 상면에 상측 강관파일(200)이 지지되고, 상기 환형부(320)의 하면이 하측 강관파일(200)에 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환형부(320)의 외측에는 상,하측 강관파일(200)을 용접하여 형성되는 용접부(330)가 배치된다.
또한, 상기 상부 관형몸체(311)의 상부에는 상기 상부 관형몸체(311)의 둘레방향을 따라 이격되는 다수의 상부 오목홈(311a)이 형성되고, 상기 상부 오목홈(311a)은 상기 상부 관형몸체(311)의 상단에서 상부 테두리 전체 두께에 대해 일정 길이만큼 하측으로 오목한 형태로 형성되며, 상기 하부 관형몸체(312)의 하부에는 상기 하부 관형몸체(312)의 둘레방향을 따라 이격되는 다수의 하부 오목홈(312a)이 형성되고, 상기 하부 오목홈(312a)은 상기 하부 관형몸체(312)의 하단에서 하부 테두리 전체 두께에 대해 일정 길이만큼 상측으로 오목한 형태로 형성된다.
또한, 상기 관형몸체(310)는 상기 환형부(320)를 기준으로 상부 관형몸체 및 하부 관형몸체에는 수나사부가 형성되고, 상하측 강관파일(200)의 내주면에는 암나사부가 형성된다.
또한, 상기 천공홀(20)의 내주면에 배치되는 다수의 수직바(100)를 더 포함하고, 상기 수직바(100)에는 한 쌍의 수직바(100)를 함께 지지하는 핸들러(120)를 대고 상기 핸들러(120)가 다수 개의 앵커볼트(121)로 상기 기초판(10)의 천공홀(20) 내주면에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 중앙에 강관파일(200)이 삽입될 수 있는 원통형상의 중앙몸체부(131)와, 상기 중앙몸체부(131)의 양측면에는 각각 윙부재(132)가 형성되며, 상기 각 윙부재(132)에는 한 쌍의 수직바(100)가 삽입되는 한 쌍의 삽입공(133)이 형성되는 핸들가이드(130)가 상기 수직바(100)의 상부에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수직바(100)의 상부는 상기 천공홀(20)의 상측으로 돌출되도록 배치되고, 각 수직바(100)의 상부에는 링부재(125)가 결합되며, 상기 핸들가이드(130)는 상기 링부재(125)에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 본 발명에 따르면 유압잭에 의해 강관파일에 고하중이 가해질 경우에도 좌굴을 방지할 수 있고, 상, 하측 강관파일이 정확하게 정렬된 상태로 연결되며 상하측 강관파일의 간격이 일정한 상태로 용접되어 용접품질이 향상되어 기초보강 및 좌굴저항성이 향상되는 파일압입시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면 콘크리트기초의 두께가 확보되지 않는 경우에도 기초판의 손상을 방지하고 보다 정확하고 구조적 안전성을 향상시키면서 시공할 수 있는 파일압입시스템이 제공된다.
도1은 종래 강관파일 압입시스템을 도시한 도면이고,
도2 내지 도7은 본 발명에 따른 공정을 도시한 것으로, 도2는 기초판의 하부 지반을 제거하고 수직바를 설치한 상태를 도시한 도면이며,
도3은 도2에서 핸들러와 앵커볼트의 결합관계를 도시한 도면이고,
도4는 도2에서 수직바와 연결플레이트의 결합관계를 도시한 도면이며,
도5는 도2에서 수직바의 상부에 링부재와 핸들가이드를 결합시킨 상태의 도면이고,
도6은 도5에서 핸들가이드의 사시도이며,
도7은 도5의 공정 후 강관파일을 압입하는 공정을 도시한 도면이고,
도8은 본 발명에서 상하측 강관파일이 연결된 상태를 도시한 도면이며,
도9는 본 발명에서 상하측 강관파일이 연결된 상태의 종단면도이고,
도10은 본 발명에서 상하측 강관파일의 연결부위에 결합되는 보완부재를 도시한 도면이며,
도11은 도9에서 용접작업에 의해 용접부가 형성된 상태를 도시한 도면이고,
도12는 본 발명에서 다른 실시예의 보완부재를 도시한 도면이며,
도13은 도12에서 상하측 강관파일이 연결된 상태의 종단면도이고,
도14는 도7의 공정 후 강관파일의 상부를 마감한 상태를 도시한 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도2 내지 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 공정을 도시한 것으로, 도2는 기초판의 하부 지반을 제거하고 수직바를 설치한 상태를 도시한 도면이며, 도3은 도2에서 핸들러와 앵커볼트의 결합관계를 도시한 도면이고, 도4는 도2에서 수직바와 연결플레이트의 결합관계를 도시한 도면이며, 도5는 도2에서 수직바의 상부에 링부재와 핸들가이드를 결합시킨 상태의 도면이고, 도6은 도5에서 핸들가이드의 사시도이며, 도7은 도5의 공정 후 강관파일을 압입하는 공정을 도시한 도면이고, 도8은 본 발명에서 상하측 강관파일이 연결된 상태를 도시한 도면이며, 도9는 본 발명에서 상하측 강관파일이 연결된 상태의 종단면도이고, 도10은 본 발명에서 상하측 강관파일의 연결부위에 결합되는 보완부재를 도시한 도면이며, 도11은 도9에서 용접작업에 의해 용접부가 형성된 상태를 도시한 도면이고, 도12는 본 발명에서 다른 실시예의 보완부재를 도시한 도면이며, 도13은 도12에서 상하측 강관파일이 연결된 상태의 종단면도이고, 도14는 도7의 공정 후 강관파일의 상부를 마감한 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템은 기존 구조물의 기초판(10)에 형성되는 천공홀(20) 내부에 삽입되는 강관파일(200)과 상기 강관파일(200)을 지반(30) 내로 압입시키는 유압잭(160)을 포함하는 기초보강용 파일압입시스템에 있어서, 압입된 하측 강관파일(200)의 상부에 상측 강관파일(200)을 연결하기 위한 보완부재(300)를 포함하고, 상기 보완부재(300)는 중공의 원형으로 이루어지는 관형몸체(310)와, 상기 관형몸체(310)의 외주면에 둘레방향을 따라 형성되는 환형부(310)를 포함하고, 상기 관형몸체(310)는 상기 환형부(320)를 기준으로 상측에 배치되는 상부 관형몸체는 상측 강관파일(200)의 내부에 삽입되고, 상기 환형부(320)를 기준으로 하측에 배치되는 하부 관형몸체는 하측 강관파일(200)의 내부에 삽입되며, 상기 환형부(320)는 상,하측 강관파일(200)의 사이에 배치된다.
이하에서는 본 발명에 따른 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템을 기초보강을 위한 파일압입 공정단계를 통해 상세하게 설명한다.
도2 내지 도7은 본 발명에서 기초하부 증타를 통해 기초를 보강하는 예를 도시한 것으로, 도면을 참조하여 각 단계별로 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 먼저, 기존 구조물의 매트기초 또는 독립기초와 같은 콘크리트로 된 기초판(10)에 강관파일(200)을 삽입할 수 있도록 코어러를 이용하여 아래쪽으로 수직하게 원형의 천공홀(20)을 천공하는 단계를 수행한다.
그 다음, 천공홀(20) 주위의 기초판(10) 하부에 위치하는 지반(30)의 일부를 제거하는 단계를 수행한다. 기초판(10) 하부의 지반(30) 제거는 도2에 도시된 바와 같이 기초판(10) 하부에서 천공홀(20)을 중심으로 소정의 직경과 깊이만큼 공간(35)을 형성할 수 있도록 지반(30)을 파낸다.
그 후 천공홀(20)에 배치될 수직바(100)를 준비한다.
수직바(100)는 수직연장부(101)와 상기 수직연장부(101)의 하단에 결합되는 수평연장부(102)로 구성되며, 수평연장부(102)는 직사각형 형태로 된 한 쌍의 금속 플레이트를 수직연장부(101)의 하단에서 서로 마주보도록 수직연장부(101)에 용접으로 결합시킨다. 이러한 4개의 수직바(100)를 준비하고, 한 쌍의 수직바(100)의 수평연장부(102)를 연결하는 연결플레이트(110)를 수직바(100)의 수평연장부(102)의 상면에 결합시킨다. 연결플레이트(110)는 직사각형 형태로 그 상면이 상기 수평연장부(102)를 따라 연장형성되며 수직바(100)의 수평연장부(102)에 용접으로 결합시킨다. 연결플레이트(110)의 폭은 수평연장부(102)의 상면길이와 동일할 수 있고 크거나 약간 작을 수 있다. 이와 같이 연결플레이트(110)가 한 쌍의 수직바(100)를 연결하여 수평으로 배치됨으로써 차후 유압잭(160)으로 강관파일(200)을 지반내로 압입할 때 지지력이 강화된다.
이와 같이 준비된 두 쌍의 수직바(100)를 천공홀(20) 내에 배치하는데, 도2에 도시된 바와 같이 수직바(100)에서 수평연장부(102)가 기초판(10) 하부의 빈 공간(35)에 배치되도록 수직바(100)를 천공홀(20) 내에 수직하게 배치한다. 본 실시예에서는 천공홀(20)의 좌우측에 각각 한 쌍의 수직바(100)를 배치한다.
그 다음, 천공홀(20)의 내주면에 배치되는 수직바(100)에 각각 한 쌍의 수직바(100)를 함께 지지하는 핸들러(120)를 대고 핸들러(120)를 다수 개의 앵커볼트(121)로 상기 기초판(10)의 천공홀(20) 내주면에 고정하는 단계를 수행한다(도2 및 도3 참조).
핸들러(120)는 대략 직사각형 형태로 이루어지고 천공홀(20)의 내주면을 따라 일정 간격 이격되어 연장형성되고 그 단면이 원호 형태로 이루어진다. 이러한 각각의 핸들러(120)를 한 쌍의 수직바(100)에 대고 3개의 앵커볼트(121)로 기초판(10)의 천공홀(20) 내주면에 고정한다. 핸들러(120)로부터 돌출되는 앵커볼트(121) 헤드부분에는 너트(122)를 결합시켜 조이게 되고 이에 따라 핸들러(120)에 의해 수직바(100)가 천공홀(20) 내주면에 고정되게 된다. 이 때 한 쌍의 수직바(100)의 외측에 각 1개씩의 앵커볼트(121)를 천공홀(20)에 고정하고, 나머지 1개의 앵커볼트(121)는 한 쌍의 수직바(100) 사이의 중앙에 배치되도록 고정한다. 이 때 수직바(100)의 수평연장부(102)는 기초판(10) 하부의 빈 공간(35)의 바닥으로부터 일정 간격 이격시켜 배치되도록 한다.
구조물의 기초에 천공홀을 형성하게 되면 기초에 매설되는 기 철근이 절단되게 되는데 이와 같이 수직바(100)의 외측에서 핸들러(120)를 통해 앵커볼트(121)로 고정함으로써 기 철근 절단에 대한 보강을 이룰 수 있고 아울러 후술할 증설된 기초하부와 기존 기초를 연결함으로써 구조적 강도를 증가시킬 수 있게 된다.
그리고, 수직바(100)의 상부는 천공홀(20)의 상측으로 돌출되도록 배치하는데, 돌출된 수직바(100)의 상부에는 링부재(125)를 결합시킨다(도5 참조). 링부재(125)를 수직바(100)에 결합시킴으로써 핸들가이드(130)가 링부재에 의해 수직바에 결합된 상태로 지지된다. 링부재(125)는 다른 실시예로서 그 외주면에 나사산을 형성시킨 수직바(100)에 결합되는 너트 형태로 구성시킬 수도 있다.
그 다음 수직바(100)의 링부재(125) 상부에 핸들가이드(130)를 결합시킨다. 핸들가이드(130)는 중앙에 강관파일(200)이 삽입될 수 있는 원통형상의 중앙몸체부(131)와, 상기 중앙몸체부(131)의 양측면에 각각 형성되는 윙부재(132)로 이루어진다(도5 및 도6 참조).
핸들가이드(130)의 중앙에 형성되는 중앙몸체부(131)는 상하가 관통된 원통형상으로 이루어져서 그 중앙에 강관파일(200)을 삽입할 수 있고 또한 강관파일(200)의 삽입을 안내하게 된다.
중앙몸체부(131)의 양측면에 각각 형성되는 윙부재(132)는 중앙몸체부(131)의 외주면 일측에서 부채꼴 형상으로 측면으로 연장형성되고 각 윙부재(132)에는 한 쌍의 수직바(100)를 삽입할 수 있도록 두 개의 삽입공(133)이 형성된다. 좌측 또는 우측 윙부재(132)는 각각 상하로 두 개의 윙부재(132)가 배치된다.
이러한 핸들가이드(130)에서 윙부재(132)의 삽입공(133)에 각각 수직바(100)가 삽입되도록 하여 결합시키게 된다.
따라서, 핸들가이드(130)는 수직바(100)에 결합되는 링부재(125)에 의해 지지되어 4개의 수직바(100)를 함께 지지하여 수직바(100)의 위치변경이나 기울어짐을 방지함으로써 수직도를 유지하여 정확한 시공을 가능하게 한다.
또한, 핸들가이드(130)의 중앙몸체부(131)를 통해 강관파일(200)을 삽입함으로써 강관파일(200)이 중앙몸체부(131)에 안내되어 후술하는 강관파일 압입공정을 보다 정밀하게 수행할 수 있게 된다.
그 다음, 수직바(100)를 설치한 빈 공간(35)에 도5에 도시된 바와 같이 천공홀(20)을 통해 강관파일(200)을 수직하게 세운다. 이 때 강관파일(200)에서 빈 공간(35)에 배치되는 강관파일(200) 하부에는 타설되는 무수축 모르타르와의 접촉을 방지하기 위해 은박지 등의 피복재(미도시)를 결합시킨다. 그 다음 강관파일(200) 주변의 빈 공간(35)에 무수축 모르타르(140)(또는 콘크리트)를 타설하고 양생하여 천공홀(20) 주위의 기초판(10) 하부를 증설한다.
무수축 모르타르(140)를 타설하고 양생한 후에는 도7에 도시된 바와 같이 각각의 수직바(100)의 상부에 커플러를 이용하여 추가로 수직바(100)를 결합시킨다. 다만, 수직바(100)의 추가 결합 없이 길이가 긴 하나의 수직바(100)를 사용할 수도 있다.
그 다음, 연결된 수직바(100)의 상단에 반력판(150)을 결합시킨다. 반력판(150)에는 가장자리에 각각의 수직바(100)가 삽입되는 4개의 삽입공이 형성되고, 반력판(150)의 삽입공에 삽입된 수직바(100)에는 반력판(150) 상,하측에 각각 너트를 체결하여 반력판(150)을 고정시킨다.
반력판(150)을 수직바(100)의 상단에 체결한 후에는, 도7에 도시된 바와 같이 천공홀(20)에 수직하게 설치된 강관파일(200)과 반력판(150) 사이에 유압잭(160)을 설치하고 유압펌프(180)를 이용하여 유압잭(160)을 작동시킨다.
이와 같이 유압잭(160)을 작동시키면 유압잭(160)의 일단이 반력판(150)에 지지되어 강관파일(200)을 가압하게 되고, 이에 따라 강관파일(200)이 지반(30) 내로 압입된다.
그리고 강관파일(200)의 압입에 따라 발생하는 반력판(150)과 유압잭(160)의 사이에는 간격조절블록(170)을 개재하여 연속적으로 압입작업을 수행한다.
이와 같이 하나의 강관파일(200)이 압입된 후에는 또다른 강관파일(200)을 기압입된 강관파일(200)의 상부에 연결하고 유압잭(160)으로 다시 연결된 강관파일(200)의 압입작업을 수행하게 된다.
기존에는 압입된 강관파일과 추가 강관파일의 사이를 용접으로 연결하였는데, 이 경우 정확하게 정렬된 상태로 연결되지 못하거나 또는 고하중이 가해질 경우 강관파일의 연결부위가 변형되거나 파손되어 상측 강관파일이 이탈되는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 기압입된 강관파일(200)과 추가로 연결되는 강관파일(200)의 연결부위에 보완부재(300)가 결합된다.
도 8 내지 도11은 상하측 강관파일(200)의 사이에 보완부재(300)가 결합된 상태를 도시한 것으로, 보완부재(300)는 관형몸체(310)와, 관형몸체(310)의 외주면에 형성되는 환형부(320)가 일체로 이루어지고, 금속재질로 이루어진다.
보완부재(300)의 관형몸체(310)는 중공의 원형으로 이루어지고 환형부(320)를 기준으로 상부 관형몸체(311)와 하부 관형몸체(312)를 포함하고, 상부 관형몸체(311)는 상측 강관파일(200)의 내부에 삽입되고, 하부 관형몸체(312)는 하측 강관파일(200)의 내부에 삽입된다.
환형부(320)의 상측에 위치하는 상부 관형몸체(311)의 상부에는 상부 관형몸체(311)의 둘레방향을 따라 일정 간격 이격되는 다수의 상부 오목홈(311a)이 형성된다.
도10에 도시된 바와 같이 다수의 상부 오목홈(311a)은 상부 관형몸체(311)의 상단에서 상부 테두리 전체 두께에 대해 일정 길이만큼 하측으로 절삭되어 오목한 형태로 형성된다. 본 실시예에서 상부 오목홈(311a)은 상부 관형몸체(311)의 상단에서 상부 관형몸체(311)의 중간(즉, 상부 관형몸체(311) 높이의 1/2)까지 형성된다.
환형부(320)의 하측에 위치하는 하부 관형몸체(312)의 하부에는 하부 관형몸체(312)의 둘레방향을 따라 일정 간격 이격되는 다수의 하부 오목홈(312a)이 형성된다.
도10에 도시된 바와 같이 다수의 하부 오목홈(312a)은 하부 관형몸체(312)의 하단에서 하부 테두리 전체 두께에 대해 일정 길이만큼 상측으로 절삭되어 오목한 형태로 형성된다. 본 실시예에서 하부 오목홈(312a)은 하부 관형몸체(312)의 하단에서 하부 관형몸체(312)의 중간(즉, 하부 관형몸체(312) 높이의 1/2)까지 형성된다.
이와 같이 상부 관형몸체(311) 및 하부 관형몸체(312)에 상부 오목홈(311a) 및 하부 오목홈(312a)이 형성됨으로써 상,하부 강관파일(200)의 크기(내경)가 상, 하부 관형몸체(311, 312)에 비해 약간 작을 경우 상부 관형몸체(311)의 상부 및 하부 관형몸체(312)의 하부를 오므려서 보완부재(300)가 상,하부 강관파일(200)에 결합되면서 지지되도록 할 수 있고, 상,하부 강관파일(200)의 크기(내경)가 상, 하부 관형몸체(311, 312)에 비해 약간 클 경우에는 상부 관형몸체(311)의 상부 및 하부 관형몸체(312)의 하부를 벌려서 보완부재(300)가 상,하부 강관파일(200)에 결합되면서 마찬가지로 지지되도록 할 수 있다.
보완부재(300)의 환형부(320)는 관형몸체(310) 중간의 외주면에 둘레방향을 따라 360도 환형으로 형성되는 것으로, 도시된 바와 같이 상측 강관파일(200)이 환형부(320)의 상면에 접촉하여 지지되고, 환형부(320)의 하면이 하측 강관파일(200)에 접촉하여 지지된다. 그 다음 도11에서와 같이 상,하측 강관파일(200)을 용접하여 환형부(320)의 외측에 용접부(330)가 형성된다. 본 실시예에서 환형부(320)의 외경은 강관파일(200)의 외경보다 작게 형성될 수 있고 이 경우 상,하측 강관파일(200)의 용접에 의한 용접부는 강관파일(200)의 외주면에서 돌출되지 않도록 할 수 있다. 또한, 다른 예로서 환형부(320)의 외경은 강관파일(200)의 외경과 동일하게 형성될 수도 있다.
본 발명에서는 상,하측 강관파일(200)의 연결부위에 전술한 바와 같은 보완부재(300)가 결합됨으로써, 유압잭(160)에 의해 강관파일(200)에 고하중이 가해질 경우에도 좌굴을 방지할 수 있게 된다.
또한, 보완부재(300)에 의해 상, 하측 강관파일(200)이 정확하게 정렬된 상태로 연결되고, 상하측 강관파일(200)의 간격이 일정한 상태로 용접됨으로써 용접품질이 향상되고 기초보강력이 더욱 향상된다.
한편, 도12 및 도13은 보완부재(300)의 다른 실시예로서, 도12 및 도13에 도시된 보완부재(300)의 관형몸체(310)에는 환형부(320)를 기준으로 상부 관형몸체(311) 및 하부 관형몸체(312)에 수나사부(313)가 형성되고, 상,하측 강관파일(200)의 내주면에는 암나사부가 형성되어 상하측 강관파일(200)이 상,하부 관형몸체(311,312)에 나사결합된다. 이 경우에는 상하측 강관파일(200)을 접합하는 용접작업을 생략할 수도 있고, 도13에서와 같이 마찬가지로 용접부(330)가 형성되도록 할 수도 있다. 도12 및 도13에서 보완부재(300)에서도 상,하부 오목홈(311a,312a)이 형성될 수 있다.
이와 같은 과정을 반복하면서 다수의 강관파일(200)을 소정의 깊이까지 압입하여 기초를 보강하게 된다. 또한, 구조물의 침하로 인해 구조물의 인상이 필요한 경우에는 더 이상 압입되지 않는 깊이까지 강관파일(200)을 압입한 다음 추가적으로 유압잭(160)을 작동시키면 반력에 의해 기초판(10)이 인상되게 되고, 구조물이 수평이 되도록 기초판(10)을 소정의 높이까지 인상시킨 다음 수직바(100)를 강관파일(200)과 서로 결합시켜 인상작업을 완료한다.
이와 같이 기초보강 또는 인상작업을 완료한 다음 천공홀(20)에 설치된 수직바(100)에 추가로 연결된 수직바(100), 반력판(150), 유압잭(160) 등을 제거하고 링부재(125) 및 핸들가이드(130)를 추가로 제거한 다음 강관파일(200)과 수직바(100)를 정착플레이트(210)로 서로 용접한다. 즉, 정착플레이트(210)의 일측면을 수직바(100)와 용접하고, 정착플레이트(210)의 타측면을 강관파일(200)과 용접하여 수직바(100)를 강관파일(200)에 고정시킨다. 그 다음, 강관파일(200) 내부 채움을 포함하여 강관파일(200) 상부에 2차 무수축 모르타르(220)를 타설한다. 강관파일(200) 상부의 2차 모르타르(220) 타설은 그 타설면이 기초판(10) 상면과 수평이 되도록 하여 강관파일(200) 상부를 마감하게 된다(도14 참조).
따라서, 콘크리트기초의 두께가 확보되지 않는 경우 무리하게 강관파일(200)을 압입하여 기초를 보강할 경우 콘크리트 기초판(10)에 균열이 발생하거나 기초판(10)이 손상될 우려가 있으나, 본 발명에서는 기초판(10)의 하부에 무수축 모르타르(140)를 타설하여 기초하부를 증설한 다음 기초보강 및 구조물을 인상함으로써 기초판(10)의 균열 또는 손상을 방지하고 안정적으로 기초보강 및 인상작업을 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 수직바(100)의 외측에서 핸들러(120)를 통해 앵커볼트(121)로 고정함으로써 기초판(10)의 천공홀(20) 형성으로 인한 기 철근 절단에 대한 보강을 이룰 수 있고 아울러 증설된 기초하부와 기존 기초(10)를 연결함으로써 구조적 강도를 증가시킬 수 있게 된다.
또한, 수직바(100)의 하부에서 핸들러(120)로 고정하고 수직바(100)의 상부에서 핸들가이드(130)에 의해 4개의 수직바(100)를 함께 지지하여 수직바(100)의 위치변경이나 기울어짐을 방지함으로써 정확한 시공을 가능하게 한다.
그리고, 강관파일(200) 압입시 압입되는 강관파일(200)에 의한 지지력이 증설된 기초하부에는 연결플레이트(110)로 전달되고, 기존 기초(10)에는 앵커볼트(121)로 전달되어 지지력이 증가되며 핸들가이드(130)의 중앙몸체부(131)를 통해 강관파일(200)을 삽입함으로써 강관파일 압입공정을 보다 정밀하게 수행할 수 있게 된다.
또한, 상,하측 강관파일(200)사이에는 보완부재(300)가 개재되어 유압잭(160)에 의해 강관파일(200)에 고하중이 가해질 경우에도 좌굴을 방지할 수 있고, 상,하측 강관파일(200)이 정확하게 정렬된 상태로 연결되며 상,하측 강관파일(200)의 간격이 일정한 상태로 용접되어 용접품질이 향상되고 기초보강 및 좌굴저항성이 향상된다.
한편, 본 발명에서는 기초하부를 증타한 다음 강관파일을 압입하여 기초를 보강하는 것을 예로서 설명하였으나, 다른 방법으로 기초보강하는 것도 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기초판 20 : 천공홀
30 : 지반 100 : 수직바
110 : 연결플레이트 120 : 핸들러
125 : 링부재 130 : 핸들가이드
150 : 반력판 160 : 유압잭
170 : 간격조절부재 180 : 유압펌프
200 : 강관파일 300 : 보완부재

Claims (8)

  1. 기존 구조물의 기초판(10)에 형성되는 천공홀(20) 내부에 삽입되는 강관파일(200)과 상기 강관파일(200)을 지반(30) 내로 압입시키는 유압잭(160)을 포함하는 파일압입시스템에 있어서,
    압입된 하측 강관파일(200)과, 상기 하측 강관파일(200)에 연결되는 상측 강관파일(200)의 사이에 결합되는 보완부재(300)를 포함하고,
    상기 보완부재(300)는 중공의 원형으로 이루어지는 관형몸체(310)와, 상기 관형몸체(310)의 외주면에 둘레방향을 따라 형성되는 환형부(320)를 포함하고,
    상기 관형몸체(310)는 상기 환형부(320)를 기준으로 상측에 배치되는 상부 관형몸체(311)와, 하측에 배치되는 하부 관형몸체(312)를 포함하고, 상기 상부 관형몸체(311)는 상측 강관파일(200)의 내부에 삽입되고, 상기 하부 관형몸체(312)는 하측 강관파일(200)의 내부에 삽입되며,
    상기 환형부(320)는 상,하측 강관파일(200)의 사이에 배치되고,
    상기 환형부(320)의 상면에 상측 강관파일(200)이 지지되고, 상기 환형부(320)의 하면이 하측 강관파일(200)에 지지되며,
    상기 상부 관형몸체(311)의 상부에는 상기 상부 관형몸체(311)의 둘레방향을 따라 이격되는 다수의 상부 오목홈(311a)이 형성되고,
    상기 상부 오목홈(311a)은 상기 상부 관형몸체(311)의 상단에서 상부 테두리 전체 두께에 대해 일정 길이만큼 하측으로 오목한 형태로 형성되며,
    상기 하부 관형몸체(312)의 하부에는 상기 하부 관형몸체(312)의 둘레방향을 따라 이격되는 다수의 하부 오목홈(312a)이 형성되고,
    상기 하부 오목홈(312a)은 상기 하부 관형몸체(312)의 하단에서 하부 테두리 전체 두께에 대해 일정 길이만큼 상측으로 오목한 형태로 형성되며,
    상기 보완부재(300)는 하나의 피스(piece)로 이루어지는 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환형부(320)의 외측에는 상,하측 강관파일(200)을 용접하여 형성되는 용접부(330)가 배치되는 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부 관형몸체(311) 및 하부 관형몸체(312)에는 수나사부(313)가 형성되고, 상하측 강관파일(200)의 내주면에는 암나사부가 형성되는 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 천공홀(20)의 내주면에 배치되는 다수의 수직바(100)를 더 포함하고,
    상기 수직바(100)에는 한 쌍의 수직바(100)를 함께 지지하는 핸들러(120)를 대고 상기 핸들러(120)가 다수 개의 앵커볼트(121)로 상기 기초판(10)의 천공홀(20) 내주면에 고정되는 것을 특징으로 하는 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    중앙에 강관파일(200)이 삽입될 수 있는 원통형상의 중앙몸체부(131)와, 상기 중앙몸체부(131)의 양측면에는 각각 윙부재(132)가 형성되며, 상기 각 윙부재(132)에는 한 쌍의 수직바(100)가 삽입되는 한 쌍의 삽입공(133)이 형성되는 핸들가이드(130)가 상기 수직바(100)의 상부에 결합되는 것을 특징으로 하는 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수직바(100)의 상부는 상기 천공홀(20)의 상측으로 돌출되도록 배치되고, 각 수직바(100)의 상부에는 링부재(125)가 결합되며, 상기 핸들가이드(130)는 상기 링부재(125)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 향상된 기초보강 및 좌굴저항성을 가지는 파일압입시스템.
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